CN108540333A - 测量网络侧吞吐量的方法、家庭网关、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量网络侧吞吐量的方法、家庭网关、装置及系统,其方法包括:家庭网关从测速服务器下载数据报文,在应用层上的测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过测速进程对所述数据报文进行识别;在数据报文为测速报文时,通过测试进程提取测速报文的长度至应用层,以根据测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量。本发明减少了传输过程中用户设备和家庭网关处理报文的效率对网络侧吞吐量的影响,使得测试结果更接近网络吞吐量的真实值。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种测量网络侧吞吐量的方法、家庭网关、装置及系统。
背景技术
在用户设备通过家庭网关接入互联网,进行带宽测速时,测速结果受网络实际带宽、家庭网关处理能力、用户设备处理能力等因素的影响,与网络侧的实际带宽有差异。当测速结果不理想时,需要对网络侧吞吐量进行评价,目前采用的方法是:家庭网关启动测速进程对其网络侧吞吐量进行测量。测速过程为:
家庭网关采用多线程http(HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议)或ftp(File Transfer Protocol,文件传输协议)下载方式,将网络侧服务器上一个固定大小的文件下载到家庭网关,并计算下载时间,通过下载文件的大小和下载时间计算出下载速率。
现有技术中,家庭网关中的测速过程全部采用软件处理的方式,即由运行在CPU(中央处理器,Central Processing Unit)上的TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/网际协议,又叫网络通讯协议)协议栈以及应用层处理,处理过程主要涉及协议交互、数据接收、数据处理、结果计算并上报等几个部分。此类测速的特点是家庭网关并不关注下载文件的内容,而现有技术中的TCP/IP协议栈处理方式中,对于测速的数据报文,由传输层(TCP/UDP,Transmission Control Protocol/UserDatagram Protocol,传输控制协议/用户数据包协议)向应用层的递交数据需要进行拷贝,这反而在一定程度上增加了CPU的开销,对家庭网关网络侧的吞吐量有一定影响。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种测量网络侧吞吐量的方法、家庭网关、装置及系统,使得测速结果更接近网络侧吞吐量的真实值,提高测试数据的可参照性。
为实现上述目的,本发明提供的一种测量家庭网关网络侧吞吐量的方法,其特征在于,所述家庭网关包括传输层和应用层,所述方法包括:
所述家庭网关从测速服务器下载数据报文,在所述应用层上的测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别;
在所述数据报文为测速报文时,通过所述测试进程提取所述测速报文的长度至所述应用层,以根据所述测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量。
优选地,所述传输层运行有TCP/IP协议栈;所述家庭网关从测速服务器下载数据报文的步骤之前还包括:
所述家庭网关启动所述应用层上的测速进程,通过所述测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道;
在测速通道建立成功后,所述家庭网关通过所述测速进程将测速线程ID配置到所述TCP/IP协议栈,以对所述数据报文进行识别。
优选地,所述通过所述测速进程对所述数据报文进行识别的步骤包括:
所述测试进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,通过所述报文处理函数获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
优选地,所述测试进程提取所述测速报文的长度至所述应用层,以根据所述测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量的步骤包括:
所述测速进程在家庭网关下载数据报文结束后,或者在家庭网关下载数据报文预定时间后,统计下载的测速报文的长度和下载时间,根据所述测速报文的长度和下载时间计算出所述测速报文的下载速率。
优选地,所述家庭网关从测速服务器下载数据报文,在所述测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别的步骤之后还包括:
在所述数据报文不为测速报文时,所述测速进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,从所述传输层提取所述数据报文的内容至缓存区。
优选地,所述家庭网关启动所述应用层上的测速进程,通过所述测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道的步骤包括:
所述家庭网关启动所述应用层上的测速进程;
若采用超文本传输协议http下载方式,所述测速进程向测速服务器发起http请求,测速服务器回应200OK报文后测速通道建立成功;
若采用文件传输协议ftp下载方式,所述测速进程向测速服务器发起ftp请求,所述测速服务器响应所述ftp请求,在ftp的数据连接三次握手成功后测速通道建立成功。
本发明实施例还提出一种测量网络侧吞吐量的家庭网关,所述家庭网关包括传输层和应用层,所述家庭网关还包括:
报文下载识别模块,用于从测速服务器下载数据报文,在所述应用层上的测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别;
测量模块,用于在所述数据报文为测速报文时,通过所述测试进程提取所述测速报文的长度至所述应用层,以根据所述测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量。
优选地,所述家庭网关还包括:
请求发起模块,用于启动所述应用层上的测速进程,通过所述测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道;
配置模块,用于在测速通道建立成功后,通过所述测速进程将测速线程ID配置到所述TCP/IP协议栈,以对所述数据报文进行识别。
优选地,所述报文下载识别模块,还用于通过所述测试进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,通过所述报文处理函数获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
优选地,所述测量模块,还用于在家庭网关下载数据报文结束后,或者在家庭网关下载数据报文预定时间后,通过所述测速进程统计下载的测速报文的长度和下载时间,根据所述测速报文的长度和下载时间计算出所述测速报文的下载速率。
优选地,所述测量模块,还用于在所述数据报文不为测速报文时,通过所述测速进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,从所述传输层提取所述数据报文的内容至缓存区。
优选地,所述请求发起模块,还用于启动所述应用层上的测速进程;若采用http下载方式,所述测速进程向测速服务器发起http请求,测速服务器回应200OK报文后测速通道建立成功;若采用ftp下载方式,所述测速进程向测速服务器发起ftp请求,所述测速服务器响应所述ftp请求,在ftp的数据连接三次握手成功后测速通道建立成功。
本发明实施例还提出一种测量网络侧吞吐量的装置,所述装置应用于家庭网关,所述装置包括:至少一个存储器和至少一个处理器,其中:
所述至少一个存储器,用于存储测量网络侧吞吐量的计算机程序;
所述至少一个处理器,用于调用所述至少一个存储器中的存储测量网络侧吞吐量的计算机程序,以执行如上所述的方法对应的操作。
本发明实施例还提出一种测量网络侧吞吐量的系统,包括家庭网关和与所述家庭网关通讯的测速服务器,其中:
所述家庭网关为如上所述的家庭网关;
所述测速服务器,用于供所述家庭网关下载数据报文。
优选地,所述测速服务器,还用于接收所述家庭网关的测速请求,响应所述测速请求,建立测速通道。
本发明提出的一种测量网络侧吞吐量的方法、家庭网关、装置及系统,在对家庭网关网络侧吞吐量即传输能力进行测试的过程中,应用层在从传输层提取数据报文时,对测速的数据报文不进行拷贝处理,仅传递测速的数据报文的长度,从而降低了测速过程中对CPU资源的占用,在一定程度上减少传输过程中用户设备和家庭网关处理报文的效率对网络侧吞吐量的影响,使得测试结果更接近网络吞吐量的真实值,提高测试数据的可参照性。
附图说明
图1a是本发明测量家庭网关网络侧吞吐量的方法第一实施例的流程示意图;
图1b是本发明测量家庭网关网络侧吞吐量的方法第二实施例的流程示意图;
图2是本发明实施例涉及的网络组网架构示意图;
图3是本发明实施例的报文识别和传输原理图;
图4是本发明实施例中家庭网关与测速服务器的交互时序图;
图5是本发明家庭网关第一实施例的功能模块示意图;
图6是本发明家庭网关第二实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
为了使本发明的技术方案更加清楚、明了,下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是:在对家庭网关网络侧吞吐量即传输能力进行测试的过程中,传输层在向应用层传递测速的数据报文时,对测速的数据报文不进行拷贝处理,仅传递测速的数据报文的长度,从而降低测速过程中对CPU资源的占用,在一定程度上减少传输过程中用户设备和家庭网关处理报文的效率对网络侧吞吐量的影响,使得测试结果更接近网络吞吐量的真实值,提高测试数据的可参照性。
由于现有技术中,在测量家庭网关网络侧吞吐量时,对于测速的数据报文,由传输层向应用层的递交数据需要进行拷贝,在一定程度上增加了CPU的开销,对家庭网关网络侧的吞吐量有一定影响。
本发明提供一种解决方案,传输层在向应用层传递测速的数据报文时,对测速的数据报文不进行拷贝处理,仅传递测速的数据报文的长度,在一定程度上减少传输过程中用户设备和家庭网关处理报文的效率对网络侧吞吐量的影响,使得测试结果更接近网络吞吐量的真实值,提高测试数据的可参照性。
具体地,如图1a所示,本发明第一实施例提出一种测量家庭网关网络侧吞吐量的方法,所述家庭网关包括传输层和应用层,所述方法包括:
步骤S103,家庭网关从测速服务器下载数据报文,在所述应用层上的测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别;
本实施例方案涉及的网络组网架构如图2所示,其中,网络测速服务器(以下简称测速服务器)处于Internet(互联网)中,CPE为家庭网关,家庭网关可以和测速服务器通过OLT(Optical Line Terminal,光线路终端)连接。家庭网关包括传输层(TCP/UDP)和应用层,所述传输层运行有TCP/IP协议栈,测速进程位于应用层。
本发明的目的在于测量家庭网关网络侧吞吐量,对测速报文进行特殊处理,使得测速结果更接近网络侧吞吐量的真实值。
在测量家庭网关网络侧吞吐量时,家庭网关采用多线程http或ftp下载方式,将测速服务器上的数据文件下载到家庭网关,并计算下载时间,通过下载文件的大小和下载时间计算出下载速率。
在测速过程中,针对所有发往家庭网关本地的报文,测速进程会根据当前执行的线程ID与之前配置的线程ID是否相同来确认是否是在线测速的报文。
具体地,测速进程在向应用层传递数据报文前,调用TCP/IP协议栈上的报文处理函数,通过所述报文处理函数获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
其中,TCP/IP协议栈上的报文处理函数具体可以指tcp_recvmsg方法,TCP/IP协议栈通过tcp_recvmsg方法获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
在现有流程中,tcp_recvmsg方法对报文的处理流程如下:
应用层在向传输层提取数据报文时,通过测速进程调用tcp_recvmsg方法,提取传输层传递的报文内容并记录报文长度,同时将报文内容放入预先设立的缓存区,随着报文的不断传输,将各报文拼接成一个大的缓存区,在测速进程结束后,再将缓存区的内容提交给应用层。
在本实施例中,tcp_recvmsg方法对报文的处理流程如下:
应用层在向传输层提取数据报文时,通过测速进程调用tcp_recvmsg方法,仅提取传输层传递的报文长度,随着报文的不断传输,统计各报文长度(也可以是一个报文的不同时段),在测速进程结束后,再将报文长度提交给应用层。
步骤S104,在所述数据报文为测速报文时,通过所述测试进程提取所述测速报文的长度至所述应用层,以根据所述测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量。
在所述数据报文不为测速报文时,按照tcp_recvmsg方法原有流程处理。
在所述数据报文为测速报文时,TCP/IP协议栈在向应用层传递数据报文时,对测速的数据报文不进行拷贝处理,仅传递测速的数据报文的长度,从而降低了测速过程中对CPU资源的占用,在一定程度上减少传输过程中用户设备和家庭网关处理报文的效率对网络侧吞吐量的影响,使得测试结果更接近网络吞吐量的真实值,提高测试数据的可参照性。
测速进程在家庭网关下载数据报文结束后,或者,在家庭网关下载数据报文预定时间后,统计下载的测速报文的长度和下载时间,根据所述测速报文的长度和下载时间计算出所述测速报文的下载速率,由此实现对家庭网关网络侧吞吐量的测量。
本实施例通过上述方案,TCP/IP协议栈的tcp_recvmsg方法判断出当前报文是测速的报文,则向应用层传递数据时不执行拷贝动作,只传递报文长度,测速进程提取长度进行统计和计算;对于非测速报文,则按照TCP/IP协议栈原有流程处理。
与现有技术相比,本发明实施例对测速的数据报文不进行拷贝处理,降低了测速过程中对CPU资源的占用,减小家庭网关处理报文能力对网络吞吐量的影响,同时对其它报文的处理也没有影响。
如图1b所示,本发明第二实施例提出一种测量家庭网关网络侧吞吐量的方法,所述家庭网关包括传输层和应用层,所述传输层运行有TCP/IP协议栈,所述方法包括:
步骤S101,所述家庭网关启动所述应用层上的测速进程,通过所述测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道;
本实施例方案涉及的网络组网架构如图2所示,其中,网络测速服务器(以下简称测速服务器)处于Internet(互联网)中,CPE为家庭网关,家庭网关可以和测速服务器通过OLT(Optical Line Terminal,光线路终端)连接。家庭网关包括传输层(TCP/UDP)和应用层,所述传输层运行有TCP/IP协议栈,测速进程位于应用层。
本发明的目的在于测量家庭网关网络侧吞吐量,对测速报文进行特殊处理,使得测速结果更接近网络侧吞吐量的真实值。
在测量家庭网关网络侧吞吐量时,家庭网关采用多线程http或ftp下载方式,将测速服务器上的数据文件下载到家庭网关,并计算下载时间,通过下载文件的大小和下载时间计算出下载速率。
首先,在家庭网关启动应用层上的测速进程,在开始测速时,测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道。
具体地,所述家庭网关启动所述应用层上的测速进程;
若采用http下载方式,所述测速进程向测速服务器发起http请求,测速服务器回应200OK报文后测速通道建立成功;
若采用ftp下载方式,所述测速进程向测速服务器发起ftp请求,所述测速服务器响应所述ftp请求,在ftp的数据连接三次握手成功后测速通道建立成功。
步骤S102,在测速通道建立成功后,所述家庭网关通过所述测速进程将测速线程ID配置到所述TCP/IP协议栈,以对所述数据报文进行识别;
在测速通道建立成功后,测速进程将创建成功的线程ID配置到TCP/IP协议栈,以便对家庭网关下载的报文是否为测速报文进行识别。
步骤S103,所述家庭网关从测速服务器下载数据报文,在所述应用层上的测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别;
以tcp_recvmsg方法为例,在测速过程中,针对所有发往家庭网关本地的报文,TCP/IP协议栈的tcp_recvmsg方法根据当前执行的线程ID与之前配置的线程ID是否相同来确认是否是在线测速的报文。
具体地,所述TCP/IP协议栈在向应用层传递数据报文前,通过tcp_recvmsg方法获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
步骤S104,在所述数据报文为测速报文时,通过所述测试进程提取所述测速报文的长度至所述应用层,以根据所述测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量。
在所述数据报文不为测速报文时,按照tcp_recvmsg方法原有流程处理。
在所述数据报文为测速报文时,TCP/IP协议栈在向应用层传递数据报文时,对测速的数据报文不进行拷贝处理,仅传递测速的数据报文的长度,从而降低了测速过程中对CPU资源的占用,在一定程度上减少传输过程中用户设备和家庭网关处理报文的效率对网络侧吞吐量的影响,使得测试结果更接近网络吞吐量的真实值,提高测试数据的可参照性。
测速进程在家庭网关下载数据报文结束后,统计下载的测速报文的长度和下载时间,根据所述测速报文的长度和下载时间计算出所述测速报文的下载速率,由此实现对家庭网关网络侧吞吐量的测量。
本实施例通过上述方案,TCP/IP协议栈的tcp_recvmsg方法判断出当前报文是测速的报文,则向应用层传递数据时不执行拷贝动作,只传递报文长度,测速进程提取长度进行统计和计算;对于非测速报文,则按照TCP/IP协议栈原有流程处理。
与现有技术相比,本发明实施例对测速的数据报文不进行拷贝处理,降低了测速过程中对CPU资源的占用,减小家庭网关处理报文能力对网络吞吐量的影响,同时对其它报文的处理也没有影响。
如图3所示,图3为本发明的报文识别和传输原理示意图,家庭网关接入Internet后,即可进行网络侧吞吐量的测量。
以http下载模式为例,当家庭网关开始测速时,测速进程发起http请求,等待测速服务器回应200OK报文,同时家庭网关测速进程将该连接的线程ID配置到TCP\IP协议栈,三次握手之后,TCP连接建立成功,家庭网关开始下载测速文件。
当有用户态进程通过TCP\IP协议栈的tcp_recvmsg方法提取报文时,tcp_recvmsg方法先获取当前上下文的线程ID,然后和最初配置的测速线程ID比较,如果是测速进程的提包动作,则线程ID会匹配成功,此时向用户态递交报文时就不进行报文的拷贝动作,只递交报文长度,对于没有匹配成功的报文,则按照tcp_recvmsg方法原有流程处理。
之后,家庭网关测速进程统计TCP\IP协议栈传递的报文长度,结合下载的时间计算出测速的速率,记录测速结果。
相比现有技术,本实施例针对测速的数据报文,通过在CPU上传输层(TCP/UDP)向应用层传输数据时只递交数据长度而不递交数据内容的方法,减少传输层和应用层之间的数据搬移,从而达到降低CPU处理下载数据的资源占用及减少传输延迟的效果,减小家庭网关处理报文能力对网络侧吞吐量的影响。
以下结合具体应用场景,对本发明实施例方案进行详细阐述。
如图4所示,图4为本发明实施例中家庭网关与测速服务器的交互时序图。其具体处理业务流程如下:
步骤301,家庭网关建立WAN连接,通过DHCP方式或PPPoE拨号方式从BRAS获取到地址,建立上网通道。
步骤302,家庭网关准备测速。
步骤303,家庭网关启动测速进程、创建测速Socket,并向测速服务器发送建链请求。
步骤304,测速服务器响应建链请求,测速通道建立。对于http模式,测速服务器回应200OK报文后测速通道建立成功,对于ftp模式,ftp的数据连接三次握手成功后测速通道建立成功。
步骤305,家庭网关测速进程将测速线程ID配置到TCP\IP协议栈。
步骤306,测速进程和测速服务器TCP三次握手成功后,开始数据传输。
步骤307,家庭网关收到报文后转发到TCP/IP协议栈,之后测速进程调用TCP\IP协议栈上的tcp_recvmsg方法,判断当前上下文的线程ID和开始测速时配置的线程ID是否相等,相等则不对报文进行拷贝处理,TCP/IP协议栈只传递报文长度到测速进程。
步骤308,所有报文接收完毕后,家庭网关测速进程统计下载的文件长度。
步骤309,测速结束,家庭网关释放测速连接。
步骤310,家庭网关测速进程根据文件长度和下载时间,计算出下载速率。
与现有技术相比,本发明实施例对测速的数据报文不进行拷贝处理,降低了测速过程中对CPU资源的占用,减小家庭网关处理报文能力对网络吞吐量的影响,同时对其它报文的处理也没有影响。
对应地,提出本发明测量网络侧吞吐量的家庭网关实施例。
如图5所示,本发明第一实施例提出一种测量网络侧吞吐量的家庭网关,所述家庭网关包括传输层和应用层,所述家庭网关还包括:报文下载识别模块403以及测量模块404;其中:
报文下载识别模块403,用于从测速服务器下载数据报文,在所述应用层上的测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别;
测量模块404,用于在所述数据报文为测速报文时,通过所述测试进程提取所述测速报文的长度至所述应用层,以根据所述测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量。
本实施例方案涉及的网络组网架构如图2所示,其中,网络测速服务器(以下简称测速服务器)处于Internet(互联网)中,CPE为家庭网关,家庭网关可以和测速服务器通过OLT(Optical Line Terminal,光线路终端)连接。家庭网关包括传输层(TCP/UDP)和应用层,所述传输层运行有TCP/IP协议栈,测速进程位于应用层。
本发明的目的在于测量家庭网关网络侧吞吐量,对测速报文进行特殊处理,使得测速结果更接近网络侧吞吐量的真实值。
在测量家庭网关网络侧吞吐量时,家庭网关采用多线程http或ftp下载方式,将测速服务器上的数据文件下载到家庭网关,并计算下载时间,通过下载文件的大小和下载时间计算出下载速率。
在测速过程中,针对所有发往家庭网关本地的报文,测速进程会根据当前执行的线程ID与之前配置的线程ID是否相同来确认是否是在线测速的报文。
具体地,测速进程在向应用层传递数据报文前,调用TCP/IP协议栈上的报文处理函数,通过所述报文处理函数获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
其中,TCP/IP协议栈上的报文处理函数具体可以指tcp_recvmsg方法,TCP/IP协议栈通过tcp_recvmsg方法获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
在现有流程中,tcp_recvmsg方法对报文的处理流程如下:
应用层在向传输层提取数据报文时,通过测速进程调用tcp_recvmsg方法,提取传输层传递的报文内容并记录报文长度,同时将报文内容放入预先设立的缓存区,随着报文的不断传输,将各报文拼接成一个大的缓存区,在测速进程结束后,再将缓存区的内容提交给应用层。
在本实施例中,tcp_recvmsg方法对报文的处理流程如下:
应用层在向传输层提取数据报文时,通过测速进程调用tcp_recvmsg方法,仅提取传输层传递的报文长度,随着报文的不断传输,统计各报文长度(也可以是一个报文的不同时段),在测速进程结束后,再将报文长度提交给应用层。
本实施例中,在所述数据报文不为测速报文时,按照tcp_recvmsg方法原有流程处理。
在所述数据报文为测速报文时,TCP/IP协议栈在向应用层传递数据报文时,对测速的数据报文不进行拷贝处理,仅传递测速的数据报文的长度,从而降低了测速过程中对CPU资源的占用,在一定程度上减少传输过程中用户设备和家庭网关处理报文的效率对网络侧吞吐量的影响,使得测试结果更接近网络吞吐量的真实值,提高测试数据的可参照性。
测速进程在家庭网关下载数据报文结束后,或者,在家庭网关下载数据报文预定时间后,统计下载的测速报文的长度和下载时间,根据所述测速报文的长度和下载时间计算出所述测速报文的下载速率,由此实现对家庭网关网络侧吞吐量的测量。
本实施例通过上述方案,TCP/IP协议栈的tcp_recvmsg方法判断出当前报文是测速的报文,则向应用层传递数据时不执行拷贝动作,只传递报文长度,测速进程提取长度进行统计和计算;对于非测速报文,则按照TCP/IP协议栈原有流程处理。
与现有技术相比,本发明实施例对测速的数据报文不进行拷贝处理,降低了测速过程中对CPU资源的占用,减小家庭网关处理报文能力对网络吞吐量的影响,同时对其它报文的处理也没有影响。
如图6所示,本发明第二实施例提出一种测量网络侧吞吐量的家庭网关,所述家庭网关包括传输层和应用层,所述传输层运行有TCP/IP协议栈,所述家庭网关还包括:请求发起模块401、配置模块402、报文下载识别模块403以及测量模块404;
请求发起模块401,用于启动所述应用层上的测速进程,通过所述测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道;
配置模块402,用于在测速通道建立成功后,通过所述测速进程将测速线程ID配置到所述TCP/IP协议栈;
报文下载识别模块403,用于从测速服务器下载数据报文,在所述应用层上的测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别;
测量模块404,用于在所述数据报文为测速报文时,通过所述TCP/IP协议栈传递测速报文的长度至所述应用层,由所述测速进程在家庭网关下载数据报文结束后,统计下载的测速报文的长度,以测量所述家庭网关网络侧吞吐量。
进一步地,所述报文下载识别模块403,还用于通过所述测试进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,通过所述报文处理函数获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
所述测量模块404,还用于在家庭网关下载数据报文结束后,或者在家庭网关下载数据报文预定时间后,通过所述测速进程统计下载的测速报文的长度和下载时间,根据所述测速报文的长度和下载时间计算出所述测速报文的下载速率。
所述测量模块404,还用于在所述数据报文不为测速报文时,通过所述测速进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,从所述传输层提取所述数据报文的内容至缓存区。
进一步地,所述请求发起模块401,还用于启动所述应用层上的测速进程;若采用http下载方式,所述测速进程向测速服务器发起http请求,测速服务器回应200OK报文后测速通道建立成功;若采用ftp下载方式,所述测速进程向测速服务器发起ftp请求,所述测速服务器响应所述ftp请求,在ftp的数据连接三次握手成功后测速通道建立成功。
具体地,本实施例方案涉及的网络组网架构如图2所示,其中,网络测速服务器(以下简称测速服务器)处于Internet(互联网)中,CPE为家庭网关,家庭网关可以和测速服务器连接。家庭网关包括传输层(TCP/UDP)和应用层,所述传输层运行有TCP/IP协议栈,测速进程位于应用层。
本发明的目的在于测量家庭网关网络侧吞吐量,对测速报文进行特殊处理,使得测速结果更接近网络侧吞吐量的真实值。
在测量家庭网关网络侧吞吐量时,家庭网关采用多线程http或ftp下载方式,将测速服务器上的数据文件下载到家庭网关,并计算下载时间,通过下载文件的大小和下载时间计算出下载速率。
首先,在家庭网关启动应用层上的测速进程,在开始测速时,测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道。
具体地,所述家庭网关启动所述应用层上的测速进程;
若采用http下载方式,所述测速进程向测速服务器发起http请求,测速服务器回应200OK报文后测速通道建立成功;
若采用ftp下载方式,所述测速进程向测速服务器发起ftp请求,所述测速服务器响应所述ftp请求,在ftp的数据连接三次握手成功后测速通道建立成功。
在测速通道建立成功后,测速进程将创建成功的线程ID配置到TCP/IP协议栈,以便对家庭网关下载的报文是否为测速报文进行识别。
以tcp_recvmsg方法为例,在测速过程中,针对所有发往家庭网关本地的报文,TCP/IP协议栈的tcp_recvmsg方法根据当前执行的线程ID与之前配置的线程ID是否相同来确认是否是在线测速的报文。
具体地,所述TCP/IP协议栈在向应用层传递数据报文前,通过tcp_recvmsg方法获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
在所述数据报文不为测速报文时,按照tcp_recvmsg方法原有流程处理。
在所述数据报文为测速报文时,TCP/IP协议栈在向应用层传递数据报文时,对测速的数据报文不进行拷贝处理,仅传递测速的数据报文的长度,从而降低了测速过程中对CPU资源的占用,在一定程度上减少传输过程中用户设备和家庭网关处理报文的效率对网络侧吞吐量的影响,使得测试结果更接近网络吞吐量的真实值,提高测试数据的可参照性。
测速进程在家庭网关下载数据报文结束后,统计下载的测速报文的长度和下载时间,根据所述测速报文的长度和下载时间计算出所述测速报文的下载速率,由此实现对家庭网关网络侧吞吐量的测量。
本实施例通过上述方案,TCP/IP协议栈的tcp_recvmsg方法判断出当前报文是测速的报文,则向应用层传递数据时不执行拷贝动作,只传递报文长度,测速进程提取长度进行统计和计算;对于非测速报文,则按照TCP/IP协议栈原有流程处理。
与现有技术相比,本发明实施例对测速的数据报文不进行拷贝处理,降低了测速过程中对CPU资源的占用,减小家庭网关处理报文能力对网络吞吐量的影响,同时对其它报文的处理也没有影响。
如图3所示,图3为本发明的报文识别和传输原理示意图,家庭网关接入Internet后,即可进行网络侧吞吐量的测量。
以http下载模式为例,当家庭网关开始测速时,测速进程发起http请求,等待测速服务器回应200OK报文,同时家庭网关测速进程将该连接的线程ID配置到TCP\IP协议栈,三次握手之后,TCP连接建立成功,家庭网关开始下载测速文件。
当有用户态进程通过TCP\IP协议栈的tcp_recvmsg方法提取报文时,tcp_recvmsg方法先获取当前上下文的线程ID,然后和最初配置的测速线程ID比较,如果是测速进程的提包动作,则线程ID会匹配成功,此时向用户态递交报文时就不进行报文的拷贝动作,只递交报文长度,对于没有匹配成功的报文,则按照tcp_recvmsg方法原有流程处理。
之后,家庭网关测速进程统计TCP\IP协议栈传递的报文长度,结合下载的时间计算出测速的速率,记录测速结果。
相比现有技术,本实施例针对测速的数据报文,通过在CPU上传输层(TCP/UDP)向应用层传输数据时只递交数据长度而不递交数据内容的方法,减少传输层和应用层之间的数据搬移,从而达到降低CPU处理下载数据的资源占用及减少传输延迟的效果,减小家庭网关处理报文能力对网络侧吞吐量的影响。
以下结合具体应用场景,对本发明实施例方案进行详细阐述。
如图4所示,图4为本发明实施例中家庭网关与测速服务器的交互时序图。其具体处理业务流程如下:
步骤301,家庭网关建立WAN连接,通过DHCP方式或PPPoE拨号方式从BRAS获取到地址,建立上网通道。
步骤302,家庭网关准备测速。
步骤303,家庭网关启动测速进程、创建测速Socket,并向测速服务器发送建链请求。
步骤304,测速服务器响应建链请求,测速通道建立。对于http模式,测速服务器回应200OK报文后测速通道建立成功,对于ftp模式,ftp的数据连接三次握手成功后测速通道建立成功。
步骤305,家庭网关测速进程将测速线程ID配置到TCP\IP协议栈。
步骤306,测速进程和测速服务器TCP三次握手成功后,开始数据传输。
步骤307,家庭网关收到报文后转发到TCP/IP协议栈,之后测速进程调用TCP\IP协议栈上的tcp_recvmsg方法,判断当前上下文的线程ID和开始测速时配置的线程ID是否相等,相等则不对报文进行拷贝处理,TCP/IP协议栈只传递报文长度到测速进程。
步骤308,所有报文接收完毕后,家庭网关测速进程统计下载的文件长度。
步骤309,测速结束,家庭网关释放测速连接。
步骤310,家庭网关测速进程根据文件长度和下载时间,计算出下载速率。
与现有技术相比,本发明实施例对测速的数据报文不进行拷贝处理,降低了测速过程中对CPU资源的占用,减小家庭网关处理报文能力对网络吞吐量的影响,同时对其它报文的处理也没有影响。
此外,本发明实施例还提出一种测量网络侧吞吐量的装置,所述装置应用于家庭网关,所述装置包括:至少一个存储器和至少一个处理器,其中:
所述至少一个存储器,用于存储测量网络侧吞吐量的计算机程序;
所述至少一个处理器,用于调用所述至少一个存储器中的存储测量网络侧吞吐量的计算机程序,以执行以下操作:
从测速服务器下载数据报文,在所述应用层上的测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别;
在所述数据报文为测速报文时,通过所述测试进程提取所述测速报文的长度至所述应用层,以根据所述测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量。
进一步地,所述至少一个处理器,还用于调用所述至少一个存储器中的存储测量网络侧吞吐量的计算机程序,以执行以下操作:
从测速服务器下载数据报文之前,启动所述应用层上的测速进程,通过所述测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道;
在测速通道建立成功后,通过所述测速进程将测速线程ID配置到所述TCP/IP协议栈,以对所述数据报文进行识别。
进一步地,所述至少一个处理器,还用于调用所述至少一个存储器中的存储测量网络侧吞吐量的计算机程序,以执行以下操作:
通过测试进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,通过所述报文处理函数获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
进一步地,所述至少一个处理器,还用于调用所述至少一个存储器中的存储测量网络侧吞吐量的计算机程序,以执行以下操作:
通过测速进程在家庭网关下载数据报文结束后,或者在家庭网关下载数据报文预定时间后,统计下载的测速报文的长度和下载时间,根据所述测速报文的长度和下载时间计算出所述测速报文的下载速率。
进一步地,所述至少一个处理器,还用于调用所述至少一个存储器中的存储测量网络侧吞吐量的计算机程序,以执行以下操作:
在所述数据报文不为测速报文时,通过所述测速进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,从所述传输层提取所述数据报文的内容至缓存区。
进一步地,所述至少一个处理器,还用于调用所述至少一个存储器中的存储测量网络侧吞吐量的计算机程序,以执行以下操作:
启动所述应用层上的测速进程;
若采用超文本传输协议http下载方式,所述测速进程向测速服务器发起http请求,测速服务器回应200OK报文后测速通道建立成功;
若采用文件传输协议ftp下载方式,所述测速进程向测速服务器发起ftp请求,所述测速服务器响应所述ftp请求,在ftp的数据连接三次握手成功后测速通道建立成功。
本发明实施例通过上述方案,在对家庭网关网络侧吞吐量即传输能力进行测试的过程中,应用层在从传输层提取数据报文时,对测速的数据报文不进行拷贝处理,仅传递测速的数据报文的长度,从而降低了测速过程中对CPU资源的占用,在一定程度上减少传输过程中用户设备和家庭网关处理报文的效率对网络侧吞吐量的影响,使得测试结果更接近网络吞吐量的真实值,提高测试数据的可参照性。
此外,本发明实施例还提出一种测量网络侧吞吐量的系统,包括家庭网关和与所述家庭网关通讯的测速服务器,其中:
所述家庭网关可以为如上所述的家庭网关;
所述测速服务器,用于接收所述家庭网关的测速请求,响应所述测速请求,建立测速通道,供所述家庭网关下载数据报文。
本实施例中家庭网关与测速服务器交互实现测量网络侧吞吐量的基本原理,请参照上述各实施例,在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (15)
1.一种测量家庭网关网络侧吞吐量的方法,其特征在于,所述家庭网关包括传输层和应用层,所述方法包括:
所述家庭网关从测速服务器下载数据报文,在所述应用层上的测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别;
在所述数据报文为测速报文时,通过所述测试进程提取所述测速报文的长度至所述应用层,以根据所述测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述传输层运行有TCP/IP协议栈;所述家庭网关从测速服务器下载数据报文的步骤之前还包括:
所述家庭网关启动所述应用层上的测速进程,通过所述测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道;
在测速通道建立成功后,所述家庭网关通过所述测速进程将测速线程ID配置到所述TCP/IP协议栈,以对所述数据报文进行识别。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述通过所述测速进程对所述数据报文进行识别的步骤包括:
所述测试进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,通过所述报文处理函数获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述测试进程提取所述测速报文的长度至所述应用层,以根据所述测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量的步骤包括:
所述测速进程在家庭网关下载数据报文结束后,或者在家庭网关下载数据报文预定时间后,统计下载的测速报文的长度和下载时间,根据所述测速报文的长度和下载时间计算出所述测速报文的下载速率。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述家庭网关从测速服务器下载数据报文,在所述测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别的步骤之后还包括:
在所述数据报文不为测速报文时,所述测速进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,从所述传输层提取所述数据报文的内容至缓存区。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述家庭网关启动所述应用层上的测速进程,通过所述测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道的步骤包括:
所述家庭网关启动所述应用层上的测速进程;
若采用超文本传输协议http下载方式,所述测速进程向测速服务器发起http请求,测速服务器回应200OK报文后测速通道建立成功;
若采用文件传输协议ftp下载方式,所述测速进程向测速服务器发起ftp请求,所述测速服务器响应所述ftp请求,在ftp的数据连接三次握手成功后测速通道建立成功。
7.一种测量网络侧吞吐量的家庭网关,其特征在于,所述家庭网关包括传输层和应用层,所述家庭网关还包括:
报文下载识别模块,用于从测速服务器下载数据报文,在所述应用层上的测速进程从所述传输层提取数据报文时,通过所述测速进程对所述数据报文进行识别;
测量模块,用于在所述数据报文为测速报文时,通过所述测试进程提取所述测速报文的长度至所述应用层,以根据所述测速报文的长度测量所述家庭网关网络侧吞吐量。
8.根据权利要求7所述的家庭网关,其特征在于,所述家庭网关还包括:
请求发起模块,用于启动所述应用层上的测速进程,通过所述测速进程向测速服务器发起测速请求,由所述测速服务器响应所述测速请求,建立测速通道;
配置模块,用于在测速通道建立成功后,通过所述测速进程将测速线程ID配置到所述TCP/IP协议栈,以对所述数据报文进行识别。
9.根据权利要求8所述的家庭网关,其特征在于,
所述报文下载识别模块,还用于通过所述测试进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,通过所述报文处理函数获取当前上下文的线程ID,与最初配置的测速线程ID比较;若两者相同,则确认所述数据报文为测速报文;否则,确认所述数据报文不为测速报文。
10.根据权利要求7所述的家庭网关,其特征在于,
所述测量模块,还用于在家庭网关下载数据报文结束后,或者在家庭网关下载数据报文预定时间后,通过所述测速进程统计下载的测速报文的长度和下载时间,根据所述测速报文的长度和下载时间计算出所述测速报文的下载速率。
11.根据权利要求8所述的家庭网关,其特征在于,
所述测量模块,还用于在所述数据报文不为测速报文时,通过所述测速进程调用所述TCP/IP协议栈上的报文处理函数,从所述传输层提取所述数据报文的内容至缓存区。
12.根据权利要求8所述的家庭网关,其特征在于,
所述请求发起模块,还用于启动所述应用层上的测速进程;若采用http下载方式,所述测速进程向测速服务器发起http请求,测速服务器回应200OK报文后测速通道建立成功;若采用ftp下载方式,所述测速进程向测速服务器发起ftp请求,所述测速服务器响应所述ftp请求,在ftp的数据连接三次握手成功后测速通道建立成功。
13.一种测量网络侧吞吐量的装置,其特征在于,所述装置应用于家庭网关,所述装置包括:至少一个存储器和至少一个处理器,其中:
所述至少一个存储器,用于存储测量网络侧吞吐量的计算机程序;
所述至少一个处理器,用于调用所述至少一个存储器中的存储测量网络侧吞吐量的计算机程序,以执行所述权利要求1-6中任一项所述的方法对应的操作。
14.一种测量网络侧吞吐量的系统,其特征在于,包括家庭网关和与所述家庭网关通讯的测速服务器,其中:
所述家庭网关为权利要求7-12中任一项所述的家庭网关;
所述测速服务器,用于供所述家庭网关下载数据报文。
15.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,
所述测速服务器,还用于接收所述家庭网关的测速请求,响应所述测速请求,建立测速通道。
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